含粗骨料超高性能混凝土的制备及其性能研究

针对超高性能混凝土(UHPC)胶凝材料用量大、非绿色化、成本高、自收缩大等问题,通过引入5～10 mm粒径的粗骨料,采用普通河砂代替石英砂,并优化钢纤维体积掺量,成功制备出了经济环境效益良好、性能优良的含粗骨料超高性能混凝土(UHPC-CA)。研究了粗骨料掺量对UHPC-CA工作性和力学性能的影响,并与UHPC性能进行了对比分析。结果表明:UHPC-CA的流动性能相比UHPC有所降低,粗骨料掺量为675 kg/m3的UHPC-CA能保持良好流动性能,但随着粗骨料掺量的增加,流动性降低的十分明显;UHPC-CA抗压强度、抗折强度低于UHPC,弹性模量则高于UHPC,不同粗骨料掺量UHPC-CA力学性能变化并不明显;UHPC-CA抗氯离子渗透性能和抗冻性能表现良好,但是不如UHPC优异;掺入粗骨料能够改善UHPC-CA的自收缩性能,相比UHPC,其早期自收缩率明显降低。     

超高性能混凝土配合比设计与抗压强度试验研究

目前超高性能混凝土(UHPC)的配合比研究多集中在不含粗骨料的活性粉末混凝土(RPC)上,而在RPC中掺入粗骨料可以降低成本并且减少混凝土的收缩,但是关于含粗骨料的超高性能混凝土(CA-UHPC)的配合比的研究相对较少。以原材料、生产成本和生产工艺三方面为影响因素,对UHPC发展应用的影响进行探讨,并依此给出了较为经济合理的UHPC配合比设计,考虑施工现场环境条件并简化了养护工艺,制作了38组(共计114个) UHPC立方体试块,研究了水胶比、硅灰掺量、钢纤维掺量、粗骨料掺量以及养护条件等对UHPC抗压强度的影响规律并进行分析。基于试验结果给出了最优的钢纤维掺量及粗骨料掺量。     

低收缩高模量超高强混凝土制备技术研究

针对超高性能混凝土(UHPC)胶凝材料收缩大,弹性模量低等问题,通过添加玄武岩粗骨料和高强细骨料制备出具有高弹性模量(>54 GPa)、低收缩(<300με)和超高强(>150 MPa)的UHPC,并研究粗骨料掺量与细骨料种类对UHPC力学性能及收缩的影响。结果表明:随着粗骨料掺量的增加(0~800 kg/m3),UHPC抗压强度先提高后降低,静力受压弹性模量几乎呈线性提高;粗骨料掺量为0~200 kg/m3时,UHPC的抗弯拉强度变化较小,粗骨料掺量在200~800 kg/m3增加时,UHPC的抗弯拉强度明显降低;随粗骨料掺量的增加(0~800 kg/m3),UHPC的收缩逐渐减小,粗骨料掺量为600 kg/m3时,180 d收缩值为292με,仅为无粗骨料时的72.7%。     

无荷载状况下泡沫混凝土裂缝控制的研究

研究了水胶比、粉煤灰、PP纤维和高性能膨胀剂对无荷载状况下泡沫混凝土力学性能、收缩性能的影响.结果表明,泡沫混凝土在水化中后期表现为收缩的特征;在水胶比为0.3～0.5时,水胶比越大,最终泡沫混凝土的收缩越小,当水胶比大于0.5或小于0.2时,28 d收缩量都减小.乱向分布的纤维可以略微减小泡沫混凝土的收缩;一定掺量的膨胀剂可以有效地补偿泡沫混凝土变形收缩,在水化早期实现泡沫混凝土无收缩.     

超高性能混凝土（UHPC）收缩性能试验研究

为了研究常温施工和不同养护条件下超高性能混凝土(UHPC)的收缩性能,在实验室模拟现场施工条件进行了UHPC收缩试验,改进了收缩测试方法。试验结果表明,在绝湿养护条件下,掺加CSA膨胀剂比不掺加膨胀剂的UHPC收缩约减小100×10^-6,不掺加膨胀剂的UHPC总收缩量为550×10^-6;CSA膨胀剂的膨胀作用主要发生在前35 h,后续长时间保持稳定;早期补水增湿的养护条件下,UHPC迅速发生反向补偿收缩。基于试验结果,给出了UHPC常温条件下施工工艺的合理化建议。     

减缩组分对超高性能混凝土性能的影响

文章研究了膨胀剂、塑性膨胀剂及其复掺对超高性能混凝土(UHPC)流动性、自收缩以及力学性能的影响.结果表明,膨胀剂会导致UHPC砂浆流动度降低,而塑性膨胀剂、膨胀剂与塑性膨胀剂(适当掺量)复掺则并不影响.     

轻烧氧化镁膨胀剂对水泥浆体自收缩的影响

研究了轻烧氧化镁膨胀剂(0、3％、5％)和粉煤灰(0、30％、45％)对水胶比为0.35的水泥浆体自收缩性能的影响规律,并探讨了轻烧氧化镁膨胀剂和粉煤灰复合作用下对低水胶比水泥浆体自收缩联合补偿的减缩协同效应.结果表明:轻烧氧化镁和粉煤灰单独掺加时均能抑制水泥浆体的自收缩,二者复合双掺后对水泥浆体的自收缩抑制的幅度更大,表现出较好的减缩协同效应.     

减缩剂与膨胀剂对UHPC收缩性能影响研究

试验研究了减缩剂与膨胀剂对于UHPC性能的影响规律,通过调整掺量,得出二者对于UHPC的含气量、流动度、抗压强度、自收缩及干燥收缩性能的影响。得出:在UHPC中掺加减缩剂与膨胀剂均对可以使含气量增加、流动度降低、抗压强度降低;减缩剂与膨胀剂对于UHPC的自收缩与干燥收缩均有抑制作用,但减缩剂的作用效果远大于膨胀剂。     

不同水胶比对外掺MgO水泥浆体性能的影响

研究了不同水胶比对外掺MgO水泥浆体膨胀性能、自收缩、干燥收缩的影响。研究结果表明:降低水胶比,可以有效抑制MgO的膨胀量,当低温养护时,抑制效果显著;降低水胶比,MgO对水泥浆体自收缩的补偿量减小,自身体积稳定的时间滞后;随着水胶比的增加,水泥浆体干燥收缩值增大,掺低活性值MgO的水泥浆体早期收缩较小。     

补偿收缩复合胶凝材料的水化与膨胀性能

研究了补偿收缩复合胶凝材料的膨胀性能以及水化过程、水化产物及微观结构等.结果表明:硫铝酸钙-氧化钙类膨胀剂早期膨胀量大、膨胀速度快,更适用于配制高强度等级的补偿收缩混凝土;用水量充足时,该类膨胀剂与水泥在水化早期相互促进,用水量不足时,两者的水化转变为相互抑制;膨胀剂的水化速度快于水泥,在低水胶比情况下也能生成大量膨胀性产物钙矾石,产生理想的膨胀量;在膨胀剂掺量一定的情况下,膨胀剂膨胀效能的发挥与材料内部微观结构的致密程度密切相关.     

超高性能混凝土抗压强度尺寸效应及收缩特性

研究了钢纤维体积分数、膨胀剂种类及掺量对不同尺寸的超高性能混凝土(UHPC)试件28d抗压强度及自成型27h后至180d收缩特性的影响.结果表明:以40mm立方体试件抗压强度为基准,不掺膨胀剂时100mm立方体试件的抗压强度换算系数为0.75～0.80,而掺有膨胀剂的100mm立方体试件抗压强度换算系数为0.74～0.80;UHPC的收缩形式以自收缩为主,约占其总收缩量的87.0%～92.7%,掺加钢纤维能够有效降低其收缩量;试验选用的EA1膨胀剂因水化速率过快,在UHPC收缩测试前已基本完全水化,造成试件内部自干燥作用加强,因此增大了UHPC的收缩量;选用的EA2膨胀剂能与空气中的水蒸气及试件内部的水分发生反应并产生持续的膨胀效果,因此在实际应用时应注意控制其掺量,以保证UHPC的体积稳定性.     

含粗骨料UHPC的强度尺寸效应与性能研究

研究了胶凝材料组成比例、钢纤维类型（平直型、端钩型）对含粗骨料超高性能混凝土（UHPC）强度尺寸效应、工作性和收缩性能的影响,分析了减缩剂掺量（0～2.0%）对含粗骨料UHPC收缩性能、力学性能、抗氯离子渗透性能和孔结构的影响。结果表明：适当增加粉煤灰掺量有利于改善含粗骨料UHPC的工作性,降低收缩;掺入钢纤维降低了含粗骨料UHPC的工作性,但抑制了收缩,且端钩型钢纤维抑制效果更显著;掺入1%钢纤维能够有效降低含粗骨料UHPC的强度尺寸效应,且平直型钢纤维的降低效果更好;掺入减缩剂明显降低了含粗骨料UHPC的收缩,但会使抗压强度降低,总孔隙率增大,抗氯离子渗透性能变差。     

陶砂和膨胀剂对轻质超高性能混凝土力学性能及体积稳定性的影响

针对超高性能混凝土(UHPC)自重大、易收缩开裂的问题,通过使用不同预湿程度的陶砂以及不同种类和掺量的膨胀剂制备轻质UHPC,研究了陶砂与膨胀剂对轻质UHPC工作性能、力学性能和体积稳定性的影响。结果表明,随着陶砂预湿程度的增加,轻质UHPC的工作性能及强度逐渐提高,收缩变小,对陶砂进行预湿处理能够增强内养护效果;HCSA膨胀剂的膨胀效果最好,最佳掺量为6%。通过预湿陶砂的内养护效应和膨胀剂的补偿收缩的协同作用可以显著降低轻质UHPC的收缩。     

超高性能混凝土工作性改善措施研究

该文研究了不同水胶比下,细骨料级配及粗骨料取代细骨料的比例对超高性能混凝土(UHPC)工作性能和力学性能的影响。试验结果表明:骨料的比表面积(SSA)能较好地描述UHPC流动度的变化;通过改变骨料的级配来降低SSA可提高UHPC的流动性,但会降低UHPC的抗压强度;通过用粗骨料部分取代细骨料的方法能改善UHPC的工作性,对UHPC抗压和抗折强度的影响与粗骨料粒径和取代比例有关,且对抗折强度的影响要大于抗压强度。     

南京五桥钢壳微膨胀混凝土配制技术及变形性能研究

在初步确定胶材用量、水胶比、砂率、碎石级配等参数的基础上,通过调整掺合料及膨胀剂掺量,优选出最佳配比,并在最佳配合比的基础上,进一步研究膨胀剂掺量对混凝土变形性能的影响。结果表明:当膨胀剂掺量为4%时,混凝土自身的化学减缩和干燥收缩与膨胀剂产生的膨胀作用相当,钢壳混凝土才具有补偿收缩和微膨胀效应;当膨胀剂掺量过高(大于8%)时,混凝土强度明显降低。以硫铝酸盐、硫酸盐及氧化钙复合为主的膨胀剂其膨胀势主要来源于水化后产生了针棒状的钙矾石和定向排列的氢氧化钙晶体,其水化产物能可以填充混凝土内部因水化引起的孔隙,能一定程度地改善混凝土内部的孔隙结构。     

石屑制备超高性能混凝土力学性能试验研究

使用破碎、筛分后的废弃石屑代替石英砂作为骨料制备超高性能混凝土(UHPC)。基于单因素分析试验,研究了各因素(水胶比、胶集比、减水剂掺量、钢纤维掺量)对石屑UHPC抗压强度、抗折强度及流动度的影响规律,考查了四种不同养生方式下石屑UHPC力学性能的变化。结果表明,当胶集比、水胶比、减水剂掺量、钢纤维掺量分别为0.63、0.2、2.1%和1.5%时,石屑UHPC的力学性能和工作性能最优,7d抗压强度最高为113.7MPa,抗折强度为35.2MPa;分析应力-应变曲线发现,掺加钢纤维不仅可以提高石屑UHPC的力学强度,还能显著提高石屑UHPC的韧性和残余抗压强度;经过水浴养护、干热养护和水浴+干热组合养护后,石屑UHPC的抗压强度分别提高了5.7%、27.1%和40.3%,但热养护对抗折强度影响不大。     

基于拟水平法的脱硫灰混凝土配合比试验研究

采用拟水平法研究了脱硫灰掺量、粗骨料掺量和水胶比对脱硫灰混凝土抗压强度的影响。结果表明：水胶比对试件抗压强度的影响最显著,脱硫灰掺量次之,粗骨料掺量影响最小;随着水胶比的增加,试件的抗压强度下降;粗骨料掺量为0的试件抗压强度较粗骨料掺量为64%的试件低;随着脱硫灰掺量的增加,试件的抗压强度先增大后减小。脱硫灰混凝土的最佳配合比为：水胶比0.34、脱硫灰掺量20%、粗骨料掺量64%。     

纳米SiO2对掺膨胀剂碱矿渣砂浆力学及收缩性能的影响

研究了纳米SiO_(2)掺量对掺膨胀剂碱矿渣砂浆抗压强度、自收缩、干燥收缩和孔隙率的影响。结果表明:膨胀剂的掺入有助于减少碱激发矿渣砂浆的自收缩和干燥收缩,但会显著降低早期强度;掺入2%纳米SiO_(2)可基本补偿由于掺入膨胀剂造成的强度损失,且对碱矿渣砂浆自收缩和干燥收缩的影响较小;适量纳米SiO_(2)的掺入可显著降低掺膨胀剂碱矿渣砂浆的孔隙率。     

基于钢-混凝土组合结构轻量化的粗骨料超高性能混凝土研究进展与应用

粗骨料超高性能混凝土(ultra high performance concrete, UHPC)是实现钢-混凝土组合结构轻量化的重要载体,分析了粗骨料UHPC的性能优势和技术瓶颈,综述了粗骨料UHPC力学性能、体积稳定性、韧性和施工性能的提升原理、技术措施和作用效果,得到诱导、加速胶凝材料水化调控水化产物和微结构,可发挥粗骨料刚性骨架作用,提升常温下力学性能,使其弹性模量可达近60GPa,徐变系数低于0.4;掺加内养护剂、功能性聚合物抑制内部相对湿度下降,采用膨胀剂补偿收缩变形,可降低自收缩超过60%,提高抗裂能力;基于聚合物基体增韧和骨料-纤维协同增韧,提升拉伸韧性,可使粗骨料UHPC拉伸强度达10MPa;采用微纳米材料和选择性吸附聚合物,调控流变性能,可实现施工的高流动与物相均匀分布的统一。介绍了粗骨料UHPC典型应用工程,通过提高钢-混凝土组合结构的刚度、抗裂性能和抗疲劳性能,大幅降低结构自重,有效提升了桥梁的跨越能力。     

高强清水混凝土的制备及清水效果研究

在C60高强清水混凝土配合比基础上,采用正交试验结合图像处理技术研究了胶凝材料总量、矿渣微粉掺量、硅灰掺量、水胶比以及粗骨料级配等对高强度清水混凝土的工作性能、力学性能以及清水效果的影响。结果表明:对清水混凝土坍落度的影响程度依次为胶凝材料总量>粗骨料级配>矿渣微粉掺量>硅灰掺量>水胶比;对清水混凝土28 d抗压强度的影响程度依次为矿渣微粉掺量>水胶比>胶凝材料总量>硅灰掺量>粗骨料级配;对清水效果的影响程度依次为胶凝材料总量>硅灰掺量>矿渣微粉掺量>水胶比>粗骨料级配。